课程设计报告利用Altium Designer设计单片机实验系统PCB板学院城市轨道交通学院专业电气工程与自动化班级10控制工程学号1042402057姓名方玮指导老师刘文杰完成时间2013-05-21目录一、设计目的 (2)二、设计方案2.1、设计流程图 (2)2.2、板层选择 (2)2.3、元件封装 (3)2.4、布线方案 (4)三、原理图的绘制3.1创建新的PCB工程 (4)3.2创建新的电气原理图 (5)3.3添加电路原理图到工程当中 (5)3.4设置原理图选项 (5)3.5电路原理图绘制 (6)3.5.1 加载库和元件 (6)3.5.2 放置元件 (7)3.5.3 绘制电路 (9)3.5.4 注意事项 (11)3.6编译工程 (14)四、PCB板的绘制4.1创建新的PCB文件 (15)4.2在工程中添加新的PCB (16)4.3 将原理图的信息导入PCB (17)4.4 PCB的绘制 (17)4.4.1元件放置 (17)4.4.2规则设置 (18)4.4.3手动布线 (19)4.4.4规则检查 (21)五、实验心得体会 (23)六、附录1 原理图 (24)七、附录2 PCB图 (25)利用Altium Designer 设计单片机实验系统PCB板一、设计目的1.培养学生掌握、使用实用电子线路、计算机系统设计、仿真软件的能力。

2．提高学生读图、分析线路和正确绘制设计线路、系统的能力。

3.了解原理图设计基础、了解设计环境设置、学习 Altium Designer 软件的功能及使用方法。

4.掌握绘制原理图的各种工具、利用软件绘制原理图。

5.掌握编辑元器件的方法构造原理图元件库。

6.熟练掌握手工绘制电路版的方法。

7.掌握绘制编辑元件封装图的方法，自己构造印制板元件库。

8.了解电路板设计的一般规则、利用软件绘制原理图并自动生成印制板图。

二、设计方案2.1 设计流程图2.2板层选择根据层数分类，印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。

（1）单面板单面印制电路板只有一面有导电铜箔，另一面没有。

在使用单面板时，通常在没有导电铜箔的一面安装元件，将元件引脚通过插孔穿到有导山铜箔的一面，导电铜箔将元件引脚连接起来就可以构成电路或电子设备。

单面板成本低，但因为只有一面有导电铜箔，不适用于复杂的电子设备。

（2）双面板双面板包括两层：顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）。

与单面板不同，双面板的两层都有导电铜箔，其结构示意图如图2-1所示。

双面板的每层都可以直接焊接元件，两层之间可以通过穿过的元件引脚连接，也可以通过过孔实现连接。

过孔是一种穿透印制电路板并将两层的铜箔连接起来的金属化导电圆孔。

图2-1（3）多层板多层板是具有多个导电层的电路板。

多层板的结构示意图如图2-2所示。

它除了具有双面板一样的顶层和底层外，在内部还有导电层，内部层一般为电源或接地层，顶层和底层通过过孔与内部的导电层相连接。

多层板一般是将多个双面板采用压合工艺制作而成的，适用于复杂的电路系统。

图2-2根据实物图的要求，我们选用的是双面板。

2.3 元件封装印制电路板是用来安装元件的，而同类型的元件，如电阻，即使阻值一样，也有大小之分。

因而在设计印制电路板时，就要求印制电路板上大体积元件焊接孔的孔径要大、距离要远。

为了使印制电路板生产厂家生产出来的印制电路板可以安装大小和形状符合要求的各种元件，要求在设计印制电路板时，用铜箔表示导线，而用与实际元件形状和大小相关的符号表示元件。

这里的形状与大小是指实际元件在印制电路板上的投影。

这种与实际元件形状和大小相同的投影符号称为元件封装。

例如，电解电容的投影是一个圆形，那么其元件封装就是一个圆形符号。

根据这次实验的要求，我们选择的穿孔式的封装。

实物图元件封装图图2-3左为实物图，右为元件封装图2.4 布线方案（1）采用手动布线法。

此方法的每一个环节都需要人为操作，要想布出一个既美观又实用的PCB图，那是需要耗费大量的时间和精力的。

但就目前的技术而言，以质量为前提条件，手动布线是最常用的一种方法。

（2）采用自动布线法。

将元件的位置摆放好后，便可使用系统内部的自动布线功能，几秒内就可将一个庞大的复杂的电路布线成功，但可惜的是，布出来的PCB图效果极差，导线的走线极不平滑，会有尖角产生，两个相距很近的连接在一块儿的焊盘，也可能会被绕了一大圈后才能连上，这也是用机器布线的一大弊端。

在两种方法的比较之下，我决定选择手动布线，第一，自己第一次学习使用这个软件只有实际操作了才能学得更好，第二，自动布线存在诸多弊端，既不美观又不实用。

一、原理图的绘制3.1 创建新的PCB工程在Altium Designer里，一个工程包括所有文件之间的关联和设计的相关设置。

一个工程文件，例如xxx.PrjPCB，是一个ASCII文本文件，它包括工程里的文件和输出的相关设置，例如，打印设置和CAM设置。

与工程无关的文件被称为"自由文件"。

与原理图和目标输出相关联的文件都被加入到工程中，例如 PCB，FPGA，嵌入式(VHDL)和库。

当工程被编译的时候，设计校验、仿真同步和比对都将一起进行。

任何原始原理图或者PCB的改变都将在编译的时候更新。

所有类型的工程的创建过程都是一样的。

本章以PCB工程的创建过程为例进行介绍，先创建工程文件，然后创建一个新的原理图并加入到新创建的工程中，最后创建一个新的PCB，和原理图一样加入到工程中。

作为本章的开始，先来创建一个PCB 工程，如图3-1所示：图3-1 PCB工程的创建1. 选择File>>New>>Project>>PCB Project，或在Files面板的内New选项中单击Blank Project (PCB)。

如果这个选项没有显示在界面上则从System 中选择Files。

也可以在Altium Designer软件的Home Page的Pick a Task部分选择Printed Circuit Board Design，并单击New Blank PCB Project。

2.显示Projects面板框显示在屏幕上。

新的工程文件PCB_Project1.PrjPCB 已经列于框中，并且不带任何文件，如图3-1所示。

3.重新命名工程文件（用扩展名.PrjPCB），选择File>>Save Project As。

保存于在想存储的地方，在File Name中输入工程名并单击Save保存。

3.2 创建新的电气原理图通过下面的步骤来新建电路原理图：1. 选择File>>New>>Schematic，或者在Files面板内里的New选项中单击Schematic Sheet。

在设计窗口中将出现了一个命名为Sheet1.SchDoc的空白电路原理图并且该电路原理图将自动被添加到工程当中。

该电路原理图会在工程的Source Documents目录下。

2.通过文件File>>Save As可以对新建的电路原理图进行重命名，可以将通过文件保存导航保存到用户所需要的硬盘位置，如输入文件名字Multivibrator.SchDoc并且点击保存。

当用户打开该空白电路原理图时，用户会发现工程目录改变了。

主工具条包括一系列的新建按钮，其中有新建工具条，包括新建条目的菜单工具条，和图表层面板。

用户现在就可以编辑电路原理图了。

用户能够自定义许多工程的外观。

例如，用户能够重新设置面板的位置或者自定义菜单选项和工具条的命令。

现在我们可以在继续进行设计输入之前将这个空白原理图添加到工程中，如图3-2所示：图3-2新建电路原理图3.3 添加电路原理图到工程当中如果添加到工程中的电路原理图以空文档的形式被打开，可以通过在工程文件名上点击右键并且在工程面板中选择Add Existing to Project 选项，选择空文档并点击Open。

更简单的方法是，还可以在Projects面板中简单地用鼠标拖拽拉空白文档到工程文档列表中的面板中。

该电路原理图在Source Documents工程目录下，并且已经连接到该工程。

3.4 设置原理图选项在绘制电路原理图之前要做的第一件事情就是设置合适的文档选项。

完成下面步骤：1. 从menus菜单中选择Design>>Document Options ，文档选项设置对话框就会出现。

通过向导设置，现在只需要将图表的尺寸设置唯一改变的设置只有将图层的大小设置为A3。

在Sheet Options 选项中，找到Standard Styles 选项。

点击到下一步将会列出许多图表层格式。

2.选择A3格式，并且点击OK，关闭对话框并且更新图表层大小尺寸。

3.重新让文档适合显示的大小，可以通过在中选择View>>Fit Document。

在Altium中，可以通过设置热键的方法让菜单处于激活状态。

任何子菜单都有自己的热键用来激活。

例如，前面提到的View>>Fit Document ，可以通过按下V键跟D键来实现。

许多子菜单，比如Eidt>>DeSelect 能直接用一个热键来实现。

激活Eid>>DeSelect>>All on Current Document，只需按下X热键，并且按下S热键即可。

下面将介绍电路原理图的总体设置。

1.选择Tools>>Schematic Preferences ，来打开电路原理图偏好优先设置对话框。

这个对话框允许用户设置适用于所有原理图定的为全球局配置参数的偏好设置，适用于全部原理图。

2.在对话框左边的树形选项中单击Schematic-Default Primitives，激活并使能Permanent选项。

单击OK以关闭该对话框。

3.在您开始设计原理图前，保存此原理图，选择File>>Save [快捷键：F，S]。

3.5 电路原理图绘制3.5.1 加载库和元件Altium Designer为了管理数量巨大的电路标识，电路原理图编辑器提供了强大的库搜索功能。

虽然元件都在默认的安装库中，但是还是很有必要知道如何通过从库中去搜索元件。

按照下面的步骤来加载和添加图6-3电路所需的库。

首先我们来查找型号为2N3904的三极管。

1.点击Libraries标签显示Library面板，如图3-3。

2.在Library面板中点击Search in按钮，或者通过选择Tools>>Find Component，来打开Libraries Search对话框，如图3-4所示。

3.对于这个例子必须确定在Options设置中，Search in 设置为Components。